富含蛋白质的藻类是食物、原料和能源的一个丰富而又便宜的来源。但种植藻类的高花费,消费者能否接受以及对它安全性的怀疑影响了藻类大规模地商业化种植。
然而,生物技术领域最新进展,使得种植藻类变得经济可行,科学家们正在解出藻类的遗传密码组成,以便能够分离出控制特定性状的基因。当更多遗传重组的方法成为可能时,能够控制的产品数目也会随之增加。有多少种可独立的基因,就将会有多少种产品,例如,Dunaliella salina是第一个被用于商业化生产化学物质的小型藻类,它能产生β-胡萝卜素或其50%的体重是甘油。细胞含有高达72%脂肪的小型藻类已被分离出来,它可以作为高质量的燃料。
藻类是一个还未被探索的、占全球三分之一植物生物量的类型。估计有150,000种,但仅有30,000种被确定,对小球藻(Chlorella)、螺旋藻(Spirulina)和Dunaliella这三个已经引起了很强商业性兴趣的种还未采取任何商业性措施。
由瑞士的Flamant Vert联合会提出的旨在沿着塞内加尔河和尼日尔河形成的绿色藻类带,将会蔓延通过塞内加尔、马里、尼日尔和尼日利亚。将为这些国家提供所需要的食物和能源。美国科学家已经在智利的伊基克(Iquique)和中国福建省的蒲田开始了实验性的研究。他们的结论是:"藻类的产量很高,沿海岸线受饥饿威胁的地区每0.4公顷可以养活1000人。”
浓缩的螺旋藻将是市场上出现的第一代改进产品之一。它富含钙、铁、锌、铜、镁、锰、铬以及另外的矿物质和微量元素。新产品包括不饱和脂肪酸、色素、生物活性物质提取物及可广泛用于药物学、医学和兽医学、食品和饲料工业以及宇航事业的特殊的化学物质。
当今,螺旋藻的产品正以片剂和粉状的形式在墨西哥、台湾、美国、泰国、日本和以色列生产,它们主要用于保健食品市场。在靠近曼谷的舍孟(Siam)藻类生产场中,螺旋藻的年产量记录是每公顷35吨。在中国,有记录的藻类已达上千种,有的正被研究用于食品,动物饲料、生物肥料和氢产品。中国的轻工业部正致力于一项发展计划,利用数千公里的海盐蒸发池,把藻类和虾种植在一起。印度利用螺旋藻已有多年的历史。自70年代就开始在迈所(Mysore印度南部之一州)施行一项雄心勃勃的项目,把螺旋藻用于肥料、食物、饲料、燃料及废物处理,现在该项目很引人注目。
70年代以来,石油价格上涨导致了利用藻类作为能源研究计划的发展。1979年,由位于美国科罗拉多州黄金城的太阳能研究所开始了水生种类的研究。其目的是发展一个技术基地以便大规模地生产产油的小型藻类和把藻类的油转化为汽油和柴油。到2010年,这种油将能与石油产品匹敌。其中最重要的转化过程是:发生酯化反应生产柴油和催化反应生产汽油。这种油的另外一大好处是没有二氧化碳释放到大气中。
现在从小型藻类中得到的化学物质主要局限于多糖类,如琼脂(主要用于凝固剂、固定剂和乳化剂)和β-胡萝卜素。藻类也产生和分泌多种抗生素。
藻类所产生的最重要的化学物质之一是氧气,但几乎无人研究怎样从藻类得到氧气。美国国家宇航管理局计划在将来的宇航空间站上种植足够的藻类以供作物和人类永久需要。苏联也已经进行了十多年用几种小型藻类支持的生命系统的研究。西德也正把螺旋藻、小球藻和另外的藻类用于它的Aquark计划中,一项法国 - 中国计划也于1986年开始。藻类在环境中也扮演了重要角色。它们可作为敏感的污染指示植物。小型藻类在固定碳和释放氧气方面效率极高。生产1000千克干重螺旋藻要消耗450千克碳和释放1,200千克氧进入水中,之后这些氧气又进入大气。
加利福尼亚的沙漠如种植藻类每年每公顷可生产14吨藻,可固定6.30吨碳和释放16.80吨氧。在如像泰国这样的热带地区,生产量将会提高2.5倍,一公顷会固定16.20吨碳和释放43.3吨氧。
在塞内(Seri)的研究者已经发现了一种方法,利用小型藻类以生物学的方法固定二氧化碳。在美国的微生物生产燃料计划中,小型藻类具有每年利用1600亿千克二氧化碳,生产燃料和别的产品如像脂肪酸及自然色素等的能力。
藻类生长极快,对那些海岸线长和森林资源贫乏的国家,纤维素丰富的种类可以作为一种廉价的,可替代的纸浆来源。
美国马里兰生物技术研究所的F. L. 森特多(F. L. Sinteton)和H. J. G. 克莱蒙(H. J. G. Kramer)说道:“现代分子生物学和分子遗传学在海生藻类上的应用可以给发展中国家带来明显的经济效益。”
[South,1990年第2期]